基于單片機(jī)十字路口交通燈課程設(shè)計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì) 題 目：基于8051單片機(jī)交通燈的設(shè)計(jì) 學(xué) 院：電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及自動(dòng)化 年級(jí)：13級(jí)電氣自動(dòng)化 姓 名：肖濤文 指導(dǎo)教師：孫旭日 完成日期：2015年6月23號(hào) 目錄設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)方案3.1、任務(wù)分析 3.2、方案設(shè)計(jì)4、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 4.2.1 8051單片機(jī)簡(jiǎn)介 4.2.2 復(fù)位電路和時(shí)鐘脈沖電路設(shè)計(jì) 5、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)仿真線路設(shè)計(jì)及效果分析 6.1 proteus設(shè)計(jì)總圖 6.2 仿真效果分析圖7、實(shí)物制作8、結(jié)束語(yǔ)9、附件圖 1、設(shè)計(jì)目的 （1）加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，更加充分的掌握和理解設(shè)計(jì)個(gè)部分的工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程、芯片選擇等知識(shí)。 （2）總結(jié)這

2、一學(xué)期的單片機(jī)的學(xué)習(xí)以及考察所學(xué)的成果。 （3）把理論與實(shí)踐相結(jié)合，充分利用個(gè)人能力，并在實(shí)踐中鍛煉。 （4）提高自己的實(shí)踐動(dòng)手和故障檢修能力。2、設(shè)計(jì)任務(wù)要求 （1）實(shí)現(xiàn)十字路交通燈有序亮滅。 （2）附帶數(shù)碼管計(jì)時(shí)功能。 （3）黃燈亮?xí)r要求閃爍。 （4）要求能處理特殊情況的應(yīng)急功能。 3、設(shè)計(jì)方案 需要實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈有序亮滅，需要led紅綠黃燈為一組的四組燈分別在東西南北四個(gè)方向，數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)，選用一組十位的數(shù)碼管顯示電路，還需需要時(shí)鐘脈沖來(lái)控制黃燈閃爍。設(shè)計(jì)復(fù)位模塊，按鍵來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)。 3.2 方案設(shè)計(jì) （1）進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并畫(huà)出原理圖。 （2）編寫(xiě)并調(diào)試程序。 （3）用Proteu

3、s 軟件繪制電路仿真調(diào)試。 （4）實(shí)物的制作及調(diào)試。 4、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 整個(gè)設(shè)計(jì)以AT89C51 單片機(jī)為核心，由晶振電路、LED、數(shù)碼管顯示、緊急情況中斷、復(fù)位電路組成，硬件模塊如圖2-1. A T 8 9 C 5 1 單 片 機(jī) LED、數(shù)碼顯示管 復(fù) 位 電 路 中 斷 系 統(tǒng) 晶 振 電 路 2-1 硬件模塊實(shí)現(xiàn)基本功能在南北方向（主干道）的車(chē)道和東西方向（支干道）的車(chē)道兩條交叉道路上的車(chē)交替行走，主干道上的車(chē)輛每次通行時(shí)間都設(shè)置為15秒。在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時(shí)，黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車(chē)道；（3）在東西方向、南北方向上的車(chē)輛除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都得用顯示器進(jìn)行

4、顯示（采用計(jì)時(shí)的方法）。 （4）有緊急車(chē)輛要求通過(guò)時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車(chē)輛通行，所有主干道道均為紅燈，緊急車(chē)由K2 開(kāi)關(guān)模擬。 4.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 4.2.1 8051單片機(jī)簡(jiǎn)介電源引腳Vcc:電源端，+5VGND：接地端。時(shí)鐘電路引腳XTAL1：片內(nèi)振蕩電路輸入端。XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸出端。3、I/O引腳：（1）P0.0-P0.7：P0口是一組 8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也是地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。（2）P1.0-P1.7:P1口是一種內(nèi)部帶上拉電阻的8位I/O口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL門(mén)電路。P2.0-P2.7（A8-A15）P2口是一種內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)

5、TTL門(mén)電路。（3）P3.0-P3.7:P3口是一種內(nèi)部帶上拉電阻的8位I/O口。4、控制線引腳RST：復(fù)位端、備用電源輸入端。EA/Vpp：片外程序儲(chǔ)存器選擇端/FLASH存儲(chǔ)器編程電源。ALE/PROG：地址鎖存允許端/編程脈沖輸入端。PSEN：讀片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸出端。 4.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是上電自動(dòng)復(fù)位，復(fù)位電容采用10uF，電阻10000歐，加電瞬間，RES管腳出現(xiàn)高電平，RST引腳出現(xiàn)的高電平將會(huì)隨著對(duì)電容C的充電過(guò)程而逐漸回落。連接圖如下： 圖3-2 復(fù)位電路圖本設(shè)計(jì)采用靜態(tài)顯示方式,采用如圖所示的數(shù)碼管，分別顯示南北和東西燈的剩余時(shí)間。片選部分和數(shù)碼段顯示

6、部分，分別接單片機(jī)管腳的P2口和P0口，優(yōu)點(diǎn)：占用CPU時(shí)間少，便于監(jiān)測(cè)和控制。缺點(diǎn)：硬件電路部分比較復(fù)雜,占用I/O口多，成本比較高。 圖 3-1共陽(yáng)極數(shù)碼管 十字路口交通燈用4組LED紅綠黃燈代替，分別在東西南北四個(gè)方向，原理圖如下： 按下啟動(dòng)按鈕S1啟動(dòng)系統(tǒng)，S2為中斷應(yīng)急開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 開(kāi) 始 5.1 編程流程圖初 始 化判斷是否執(zhí)行中斷 yes no 中斷鍵k2 N=0 N=0東西綠燈，南北紅燈，延時(shí)15秒。東西方 紅燈亮 20s，綠 燈 和黃燈熄滅20s東西綠燈變?yōu)辄S燈閃爍5次，南北紅燈延時(shí)5秒南北方向紅燈亮20s綠 燈 和黃燈熄滅20s東西紅燈，南北綠燈，延時(shí)15秒。南北綠燈

7、變?yōu)辄S燈閃爍5次，東西紅燈，延時(shí)5秒。20s時(shí)間到#include#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned int int a=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;sbit k1=P34;/開(kāi)始按鈕sbit k2=P32;/車(chē)道緊急通道按鈕/東西紅綠燈sbit k3=P30;sbit red=P10;/東西綠燈sbit yellow=P11;/東西黃燈sbit green=P12; /東西紅燈/南北紅綠燈sbit red1=P13;/l南

8、北綠燈sbit yellow2=P14; /南北黃燈sbit green3=P15; /南北紅燈 /*延時(shí)子函數(shù)*/void delay100ms(void) /誤差 0us /100ms延時(shí)函數(shù) unsigned char a,b,c; for(c=19;c0;c-) for(b=20;b0;b-) for(a=130;a0;a-);void delay900ms(void) /誤差 0us /900ms延時(shí)函數(shù) unsigned char a,b,c; for(c=119;c0;c-) for(b=216;b0;b-) for(a=16;a0;a-); /*紅綠燈循環(huán)子函數(shù)*/ void

9、light() int j,h,l;for(j=15;j=0;j-) /車(chē)行綠燈道兩位數(shù)碼管顯示 j=*秒 h=j/10;l=j%10;P2=al;P0=ah;P1=0 xde;delay900ms(); for(j=5;j=0;j-)/東西車(chē)行黃燈燈道兩位數(shù)碼管顯示 j=*秒 /*黃燈閃爍*/ red=1; yellow=1; delay100ms(); yellow=0; /*黃燈閃爍*/ h=j/10;l=j%10;P2=al;P0=ah; delay900ms(); for(j=15;j=0;j-)/車(chē)行道紅燈兩位數(shù)碼管顯示 j=*秒 P1=0 xf3; h=j/10; l=j%10;

10、 P2=al; P0=ah; delay900ms(); for(j=5;j=0;j-)/南北車(chē)行黃燈燈道兩位數(shù)碼管顯示 j=*秒 /*黃燈閃爍*/ red1=1; yellow2=1; delay100ms(); yellow2=0; /*黃燈閃爍*/ h=j/10;l=j%10;P2=al;P0=ah; delay900ms(); /*緊急通道中斷子程序*/ void int0 () interrupt 0int j,h,l;for(j=20;j=0;j-)/緊急通道數(shù)碼管顯示時(shí)間 /*車(chē)道全部紅燈*/ red=1;/車(chē)道東西紅燈亮 red1=1;/車(chē)道南北綠燈滅green=0;/車(chē)道東西

11、紅燈亮green3=0; /車(chē)道南北紅燈亮/*車(chē)道全部紅燈*/ h=j/10;l=j%10;P2=al;P0=ah;delay900ms(); /*主函數(shù)*/ void main() IT0=1;EX0=1;IT1=1;EX1=1;EA=1;if(k1=0) while(1) light(); 仿真線路設(shè)計(jì)及效果分析仿真效果根據(jù)要求分別仿真各種情況下的亮燈情況，具體如下：下面仿真圖所示，正常情況下東西方向亮綠燈，南北方向亮紅燈。南北放行，東西禁行：如下所示東西方向亮黃燈5秒，東西黃燈閃爍，南北方向亮紅燈：如下所示南北方向亮黃燈閃爍5秒，南北方向綠燈熄滅，東西方向亮紅燈：應(yīng)急緊急按鈕通道東西南北均亮紅燈：7、實(shí)物制作圖8、結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)計(jì)主要是利用了AT89C51芯片的I/O引腳的擴(kuò)展功能，采用MCS-51系列單片機(jī)為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能通過(guò)控制單片機(jī)芯片及二級(jí)管的亮滅狀態(tài)來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的控制。制作期間，從最小體統(tǒng)的焊接，到復(fù)